使用锁守卫和互斥锁的首选方式是什么

Question

类成员函数将在其critical section 或critical data 上使用mutex 和lock_guard。我可以看到这可以通过两种不同的方式完成。

案例 1： - 在 for 循环内部。 lock_guard 在每次迭代时被构造和销毁。

std::mutex s_mutex;

class Foo {
public:
    void bar() {
        for ( ... ) {
            std::lock_guard<std::mutex> guard( s_mutex );
            // critical section data
        } // lock_guard goes out of scope and releases or unlocks mutex
    }
};

案例 2： - 在 for 循环之外。 lock_guard 创建一次，循环完成后销毁。

std::mutex s_mutex;

class Foo {
public:
    void bar() {
        std::lock_guard<std::mutex> guard( s_mutex );
        for ( ... ) {
            // data
        }
    } // lock_guard goes out of scope releasing or unlocking mutex.
};

我知道在第一种情况下，一个线程可以在一次迭代中访问循环，而不同的线程可以在不同的迭代中访问循环，但是没有两个线程可以同时访问临界区。至于第二种情况，我确实知道如果一个线程正在访问循环，那么第二个线程在完全完成之前无法触及该循环。

一种方法比另一种更可取还是取决于使用意图？两者之间是否存在性能影响？只是想对尝试维护现代 c++ 最佳实践进行一些澄清。

Answer 1

您正在解锁互斥锁以在之后立即将其锁定。会发生什么取决于互斥锁的实现方式，但典型的非公平实现会唤醒一个等待的线程，但会在该线程能够运行之前获取互斥锁，从而浪费执行时间。

如果您的互斥锁实现是公平的（想想ticket lock），那么您的线程将无法在解锁互斥锁后锁定它，并且必须等到另一个线程离开临界区。这意味着在争用情况下，您的线程将不得不在每次迭代时进行上下文切换，从而浪费执行时间。

所以第二种情况（循环外的互斥锁）在公平和非公平互斥锁实现中应该更有效，这就是你应该做的。

如果您关心延迟，现在您可以考虑在每次迭代时锁定互斥锁，因为这允许其他线程运行，但这仅在公平互斥锁实现时才有意义。

C++ 没有说明std::mutex 是否公平，而且大多数实现都不公平。所以不要期望太多。

因此，唯一合理且可移植的方法是将锁放在循环之外。因为即使您关心延迟，std::mutex 也无济于事。